電磁兼容測試儀器的校準(zhǔn)

1、1 型的測試儀器，例如高頻信號發(fā)生器、衰減器、功率放大器等，另外還包括了多種專用的測試儀器和測試場地，如靜電放電試驗發(fā)生器、EMI接收機、電波暗室等。這些專用測試儀器和測試場地的校準(zhǔn)方法在一些標(biāo)準(zhǔn)性的文件中有敘述，有些則沒有明確的提及，以下主要介紹這些專用測試儀器和場地的校準(zhǔn)方法。2 靜電放電抗干擾試驗 (Electrostatic Discharge ImmunityTest)標(biāo)準(zhǔn)討論當(dāng)電力和電子設(shè)備遭受直接來自操作者和鄰近物體的靜電放電時的抗干擾要求和試驗方法。靜電放電(簡稱 ESD)發(fā)生器是試驗設(shè)備中最主要的部分，主要校準(zhǔn)的參數(shù)是放電電流波形和開路電壓。ESD發(fā)生器的放電電流波形見圖 。

2、為了校準(zhǔn) ESD發(fā)生器，必須利用試驗時的放電回路來驗證表1所示的特性。圖 1 ESD發(fā)生器的放電電流波形放電的上升在 30ns時的電 在 60ns時的電流(30%A)2346822.5300.710.71121668表 1 ESD波形參數(shù)在 IEC 61000-4-2中，推薦使用了法拉第籠和標(biāo)準(zhǔn) 靶來校準(zhǔn)ESD發(fā)生器的放電電流波形。特制的銅靶面2電阻應(yīng)有1GHz帶寬，至少1GHz帶寬的示波器進行測量（圖圖 2 ESD發(fā)生器放電電流校準(zhǔn)ESD發(fā)生器的輸出電壓的指示值是發(fā)生器儲能電容兩端的充電電壓，但并不是所有的 ESD 發(fā)生器都能夠很容易地從儲能電容兩端接ESD放電電阻的阻值為（50100）M，

3、因此要求高壓測量線路的輸入阻抗足夠高，否則必須修正測量結(jié)果。3 電快速脈沖群(簡稱EFT/B)發(fā)生器用于電快速脈沖群試驗，用繼電器觸頭彈跳等）中各種類型的瞬變擾動的抗擾性。試驗中用到的主要設(shè)備包括 EFT/B發(fā)生器、交直流主電源端口的耦合去耦網(wǎng)絡(luò)和容性耦合夾。國內(nèi)外生產(chǎn)電快速瞬變脈沖群發(fā)生器的主要廠家包括HaefelySchaffnerKeytekNoiseKen、EM 、Sanki等。其主要的技術(shù)指標(biāo)為單脈沖電壓峰值在 50 負(fù)載下為10%，在1000 負(fù)載下為20% 50 /1000負(fù)載下為5ns30%；持續(xù)時間在50 下為50ns30%，在1000 負(fù)載下為35ns150ns；脈沖重復(fù)頻

4、率 5kHz20%和 100kHz20%；脈沖群周期為 15ms20%(脈沖重復(fù)頻率為 5kHz 時)，脈沖群周期為0.75ms20%(脈沖重復(fù)頻率為100kHz時)。校準(zhǔn)EFT/B發(fā)生器時，發(fā)生器的輸出通過一個專用衰減器（圖3）連接至示波器上，示波器的帶寬至少為400MHz，對一個脈沖群內(nèi)的脈沖上升時間、脈沖持續(xù)時間和脈沖的重復(fù)頻率圖 3 50 、1000 衰減器進行校準(zhǔn)（圖EFT/B發(fā)生器示波器衰減器圖 4 EFT/B發(fā)生器的校準(zhǔn)EFT/B發(fā)生器的源阻抗為50，過去IEC只要求在50負(fù)載條件下校準(zhǔn) EFT/B發(fā)生器的輸出波形。但由于實際應(yīng)用中的電子產(chǎn)品往往不具有 的輸入阻抗，因此從 200

5、4年 7月 1日起，IEC要求校準(zhǔn)EFT/B發(fā)生器的輸出波形應(yīng)分別在50 和1000 兩種負(fù)載條件下進行。IEC61000-4-4中關(guān)于耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)的要求規(guī)定:在耦合網(wǎng)絡(luò)輸出端測得的波形要與發(fā)生器輸出端測得的波形一樣符合規(guī)定的要求。因此也需要在耦合去耦網(wǎng)絡(luò)的輸出端校準(zhǔn) EFT/B發(fā)生器的輸出波形。圖 5 EFT/B發(fā)生器輸出波形4 電浪涌發(fā)生器（Surge）用于沖擊抗干擾試驗,其目的是評估設(shè)備遭受由操作和雷擊瞬變電壓引起的單向沖擊時的性能。1.2/50 s8/20 CCITT10/700 s）發(fā)生器、振蕩波發(fā)生器或其它波形發(fā)生器和耦合/生器波形的參數(shù)定義。IEC60-1波頭時 半峰時IEC4

6、69-1上升時間 持續(xù)時間間 s (10%90%) s (50%50%) s定義1注：現(xiàn)行 IEC 1.2/50 s 和 8/20 s 通常按 IEC60-1 定義，其它IEC 推薦按 IEC469-1 定義的波形，如上所示。表 2 綜合波發(fā)生器波形參數(shù)校準(zhǔn)電浪涌發(fā)生器的特性時，發(fā)生器的輸出應(yīng)該與足夠帶寬和電壓電流容量的測量系統(tǒng)相連。如圖6 和圖7 所示，在開路條件下電壓輸出經(jīng)高壓衰減棒連接到示波器；在短路條件下通過電流探頭連接到示波器。圖 6 開路電壓的校準(zhǔn)電流探頭圖 7 短路電流的校準(zhǔn)在校準(zhǔn)開路電壓時，有時電浪涌發(fā)生器輸出的負(fù)端會有電壓輸出，此時可以使用兩個高壓探頭進行差分測量；校準(zhǔn)短路電

7、流時，由點要緊密，以減小接觸電阻。讀數(shù)時，應(yīng)當(dāng)注意所測試脈沖波形參數(shù)的定義。例如測試1.2/50波形，其定義的波前時間為1.25T ，10%90%這與普通的脈沖上升時間有區(qū)別。5 相位控制電路組成。發(fā)生器的校準(zhǔn)應(yīng)根據(jù)下列要求進行： 100%和 40%有效值輸出電壓應(yīng)符合所選擇的運行電壓的百分比，如230V和 110V。 負(fù)載能力：100%輸出 16A 時，電壓變化不超過 5%；輸出23A 時，電壓變化不超過 7%；40%輸出時，電壓變化不超過10%70%和40%輸出試驗下，持續(xù)時間不應(yīng)超過5s。 沖擊電流驅(qū)動能力、開關(guān)特性等。+-N圖 8 輸出電壓的校準(zhǔn)輸出電壓準(zhǔn)確度的校準(zhǔn)可以用滿足準(zhǔn)確度要求

8、的電壓表直接測量（圖70%和 40%點的發(fā)生器可以設(shè)定發(fā)生器為暫降模式，設(shè)定暫降時間為 50 個周期或更長，在發(fā)生器的暫降時間內(nèi)測量輸出電壓。負(fù)載能力校準(zhǔn)以開路狀態(tài)下的電壓為參考值進行計算。沖擊電流驅(qū)動能力的校準(zhǔn)需要一個由 1700F 的無電荷的電容器和一個合適的整流器串聯(lián)組成的負(fù)載（圖 9的 0切換到 100，在 90和 270相角下進行測試。根據(jù)電流探頭的電壓電流比，計算峰值電流。電流探頭圖 9 沖擊電流驅(qū)動能力的校準(zhǔn)6 磁場發(fā)生器主要用于驗證設(shè)備在工頻、脈沖、阻尼磁場作用時的抗擾性，它由電流發(fā)生器、磁場產(chǎn)生線圈和一些輔助設(shè)備所組成。我們主要校準(zhǔn)其輸出電流特性和感應(yīng)線圈的線圈因數(shù)。涌發(fā)生器

9、，它的校準(zhǔn)方法前面已有介紹。校準(zhǔn)工頻磁場發(fā)生器，由于電流（圖10電壓表或示波器電流傳感電壓表或示波器電流發(fā)生器圖 10 磁場發(fā)生器電流校準(zhǔn)對感應(yīng)線圈線圈因數(shù)的校準(zhǔn)應(yīng)在其工作條件下進行（無 EUT 的 EUT 尺寸正確的感應(yīng)線圈，要置于離實驗室墻壁和任何磁性材料最小 1m 的位置，采用絕緣支撐，并連接于試驗發(fā)生器上。選擇合適的磁場傳感器，置于感應(yīng)線圈的中心位置，在適7 諧波測試儀器的主要測試功能包括功率分析儀功能、諧波電流、諧波電壓等。諧波測試儀器主要包括諧波分析儀（獨立儀器）和含諧波測試功能的交流電源。根據(jù)IEC61000-3-2EN61000-3-2及其它有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對諧波測試的16A以下的儀器

10、的諧波電流進行 40 次以內(nèi)的諧波電流的分析。按照標(biāo)準(zhǔn)的要求，諧波測試儀器的準(zhǔn)確度應(yīng)“優(yōu)于0.2%的額定電流或5%讀數(shù)之較大者”。50Hz60Hz）的諧波分析儀，諧波電壓和電流的校準(zhǔn)可以通過標(biāo)準(zhǔn)交流電源（如Fluke6100A）來校準(zhǔn)（圖11者是基波頻率較高（400Hz+標(biāo)準(zhǔn)諧波分析儀來校準(zhǔn)（圖12標(biāo)準(zhǔn)交流電源諧波分析儀圖 11 諧波分析儀校準(zhǔn)諧波分析儀標(biāo)準(zhǔn)諧波分析儀圖 12 諧波分析儀電壓校準(zhǔn)8 EMI接收機）是用于測量微弱的連續(xù)波信輸入衰減器、校準(zhǔn)信號源、射頻放大器、混頻器、本機振蕩器、中頻放大器、檢波器、輸出指示等部分組成，它的測量動態(tài)范圍大、靈敏度高，最主要的性能特點就是脈沖響應(yīng)特性和

11、多種檢波方式。在 CISPR16、國標(biāo) GB/T 6113.1-1995無線電干擾和抗擾度測量設(shè)備規(guī)范中對EMI壓測量準(zhǔn)確度、衰減器、中頻帶寬、脈沖響應(yīng)等是EMI接收機校準(zhǔn)中3 13和圖 14分別是正弦波電壓測量準(zhǔn)確度和脈沖響應(yīng)的校準(zhǔn)簡圖。表 3 電磁騷擾測量接收機脈沖響應(yīng)3001000MH+9.01.0+14.01.5552+13.02.0+20.52.0+26.02.+26.02.0*000+28.52.0*+31.52.0*在 1EMI接收機脈沖信號發(fā)生器EMI接收機功率計圖 13 正弦波電壓準(zhǔn)確度校準(zhǔn)圖 14 脈沖響應(yīng)的校準(zhǔn)9 電波暗室（Anechoic chamnber）是進行電磁兼

12、容性試驗的主要的暗室，半電波暗室是除了地面外的其他五個面貼有吸波材料的暗室。電波暗室主要校準(zhǔn)項目是歸一化場地衰減和場均勻性。 歸一化場地衰減：頻率 30MHz1000MHz，測得值與標(biāo)準(zhǔn)值之差小于4dB。 場地均勻性：在規(guī)定的 16點測試平面內(nèi)，剔除 4個點，剩余 12個點中最大和最小的差值小于6dB。于“測試空間”的中間和前、后、左、右（距中心0.75m）五個不同(垂直極化時1m和1.5m 1m和2m)14衰減校準(zhǔn)。場地衰減NSA 的測量值A(chǔ) 可按下式計算：NA =U-U -AF-AFNaTRU 電纜不接天線用直通直接相連時接收機的讀數(shù)， V;aU 電纜連接接收和發(fā)射天線時接收機的讀數(shù)，dB

13、 V;AF 發(fā)射天線系數(shù)，dB;TAF 接收天線系數(shù)，dB;R場均勻性的校準(zhǔn)在空的暗室中進行，發(fā)射天線的放置位置應(yīng)能使5m1.5m的校正域處于發(fā)射場的主瓣寬度之內(nèi)。場傳感器與場發(fā)射天線之間的距離至少為1m，EUT 與天線之間的距離最好為3m（指雙錐形天線的中心或?qū)?shù)周期天線的頂端到圖 15 場校準(zhǔn)均勻域尺寸EUT 16個點，每個點之間的距離是0.5 米，最低點離地面的高度為0.8米（如圖15率放大器放大的信號通過發(fā)射天線在這個測試平面產(chǎn)生規(guī)定的場強(3V/m10V/m)值最接近的12個值，剔除另外412個值中，最大和最小的差值小于6dB，就認(rèn)為測試平面是均勻的。發(fā)射天線分別在水平極化和垂直極化

14、兩種極化方式進行校準(zhǔn)。 吸收式功率鉗 吸收鉗是用于電磁泄漏（干擾）測量的主要配套設(shè)備之一，可301000MHz頻率范圍內(nèi)來自電纜線的輻射。它由三線的阻抗穩(wěn)定器、吸收套筒。吸收鉗可以沿著受試引線B 移動。吸收鉗的主要校準(zhǔn)參數(shù)是吸收衰減（17dBGB/T6113-1995給出了吸收鉗校準(zhǔn)布置圖，如圖16 所示。圖 16 吸收鉗校準(zhǔn)布置圖W 吸收鉗的頻率工作范圍是 30MHz1000MHz，在校準(zhǔn)中吸收鉗要在 6 就是吸收鉗的吸收衰減量。人工電源網(wǎng)絡(luò)在 EMC的多項測試中都使用了人工電源網(wǎng)絡(luò)（簡稱 LISN夠在射頻范圍內(nèi)向受試設(shè)備端子與參考地或端子之間提供穩(wěn)定的阻備的干擾電壓耦合到測量接收機輸入端。人工電源網(wǎng)絡(luò)有多種類型，如 50 /50 、50/50 H及 50 /50 等，它的主要校準(zhǔn)參數(shù)是阻抗和衰減。人工電源網(wǎng)絡(luò)的阻抗是指干擾輸出端接 50負(fù)載阻抗時在設(shè)備衰減。校準(zhǔn)圖如圖17和圖18所示，其中衰減的校準(zhǔn)采用三通法，以減小測量誤差。RF50圖 17 人工電源網(wǎng)絡(luò)阻抗校準(zhǔn)10dB10dBPort 2RF圖 18 人工電源網(wǎng)絡(luò)衰減校準(zhǔn) 耦合去耦網(wǎng)絡(luò)(CDN)應(yīng)用于射頻傳導(dǎo)抗擾試驗，其特性通過從EUT處看去的共模阻抗 Zce 表現(xiàn)出來。校準(zhǔn)時，耦合去耦網(wǎng)絡(luò)和阻抗參有面的投影幾何尺寸超出 0.2m。網(wǎng)絡(luò)分析儀應(yīng)使用 50參考阻抗，網(wǎng)絡(luò)分析儀在阻抗參考平面內(nèi)（用開路、短路和 50 負(fù)載）